超快速气相电子鼻在速溶咖啡制备中的应用

超快速气相电子鼻在速溶咖啡制备中的应用

它不仅具有独特的味道，还具有心血管功能和抗炎作用等健康功能。随着科学技术的发展，速溶咖啡系列产品品质已有了很大程度提高，且具有相较完善、成熟的加工工艺，但常规浓缩、干燥等工艺极易造成咖啡香气化合物的损失和降解。咖啡的香气一直是人们的研究重点以及咖啡品质的重要特征，所以在咖啡制品加工工艺中需要香气回收、调香等调控手段保证咖啡制品的香气品质。目前常见调控手段有香气回填、酶技术增香、微胶囊包埋技术保香等香气检测手段常用的有气相色谱质谱法（GC-MS）、超快速气相电子鼻、顶空固相微萃取-气质联用技术（HS-SPME-GC/MS）、气相色谱嗅觉测定法（GC-O）、全二维气相色谱（GC×GC）等1材料和方法1.1材料和试剂咖啡豆（越南产地、罗布斯塔、二级，中深度烘焙）苏州金猫咖啡有限公司；正构烷烃nC1.2近红外萃取生产线PROBATino咖啡烘焙机德国PROBAT公司；IC-1000型咖啡萃取生产线德国GEA公司；HeraclesNEO超快速气相电子鼻法国AlhpaMOS公司；PALRSI全自动顶空进样器瑞士CTC公司。1.3方法1.3.1样品制备根据图1工艺制备速溶咖啡粉，通过传统工艺制备得到浓缩液1与速溶咖啡1样品，经优化工艺得到浓缩液2与速溶咖啡2样品。1.3.2治疗前液体的调整以工艺过程中各中间品的产量做相应“咖啡当量”换算，称取样品，并用纯净水调整测试液体的总量至2g于顶空瓶中。具体测试参数如下：孵化温度60℃；孵化时间30min；进样持续时间45s；程序升温1℃/s～80℃（20s),3℃/s～250℃（40s）；采集时间167s1.3.3spss统计分析本文实验均进行3次测定，结果以平均值与标准差表示，利用SPSS23软件进行显著性差异（P<0.05），采用Origin2017、PhotoshopCS5软件绘图。2结果与分析2.1挥发性成分的组成不同的品种、处理方法等会导致咖啡挥发性成分的差异，这些成分赋予了咖啡不同的香气。如图2所示，为不同工艺得到的速溶咖啡样品挥发性成分的总离子流色谱图，对比发现二者的挥发性成分组成存在差异。4组咖啡样品所检测到的挥发性成分数量及同异情况如图3所示，4组样品间共有挥发性成分44种，速溶咖啡1、速溶咖啡2及浓缩咖啡液2均各有1个特有挥发性成分，浓缩咖啡液1具有2个特有成分。2.2不同工艺的浓缩咖啡液与速溶咖啡样品总香气量比较通过比较总峰面积以反映咖啡样品的总香气量，如图4所示。研究发现经干燥处理后，咖啡样品的总香气量略有降低，浓缩液的总香气量约为速溶咖啡的1.2～1.4倍。对比两种工艺的咖啡制品发现，优化工艺制备的浓缩咖啡液与速溶咖啡样品总香气量显著高于传统工艺制得的（约2倍）。即在速溶咖啡制备的干燥阶段咖啡总香气量损失相对较少，得到的浓缩液香气量对后期速溶咖啡的香气影响更大。2.3分析气体成分2.3.1物质的定性分析结合MXT-5与MXT-1701色谱柱保留指数，利用电子鼻分析软件中AroChemBase数据库及文献报道2.3.2化合物成分分析通过挥发性成分鉴定，可将其归为酮类、醛类、醇类、杂环类、酸类、酯类化合物，其中杂环类物质成分最多（包含呋喃、吡嗪、吡咯等），且该类型化合物峰面积在整体中占比较大（20%～30%）。挥发性呋喃呈现麦芽和甜味烘烤香气，主要由碳水化合物的美拉德反应、脂质热氧化、抗坏血酸和硫胺素在烘焙过程中热降解形成。吡嗪是各种烘焙食品的产物，也是咖啡中含量丰富的一类化合物，主要来自还原糖和蛋白质或氨基酸之间的美拉德反应，通常被描述为坚果、泥土和烘烤芳香，因具有较低的感官阈值浓度，对咖啡的风味至关重要。其中2-乙基呋喃、呋喃甲醛为主要峰面积差异成分。由图6B可知，醛类化合物峰面积最高，约占总量的50%，速溶咖啡2中的醛酮类物质含量较速溶咖啡1显著增加。相较于高分子量低极性的其他化合物，醛酮类在水中溶出所需条件较低，可能是咖啡研磨粉经优化工艺中二次萃取可萃出更高含量，同时由于醛酮类化合物中羰基功能团较为活泼极易受工艺参数影响与其他化合物发生反应与逃逸，因此在传统工艺中，醛酮类物质含量极易下降，而优化工艺更好地保留了咖啡中的醛酮类挥发性物质。另外，速溶咖啡2的酯类化合物峰面积也显著高于速溶咖啡1，主要在于甲酸乙酯、异戊酸乙酯等物质，这些具有芳香味、果香、甜香，这也增强了速溶咖啡2在果香方面的强度。2.3挥发性成分分析根据检索到的各挥发性成分的香气表达，将其归为谷物味、酸质、发酵、花果香、焦糖味、坚果/可可与烘烤味六大香气类型，并通过计算各香气类型挥发性成分峰面积绘制雷达图，如图7。速溶咖啡1与浓缩咖啡液1相比，各类型香气量均有所降低，尤其是焦糖味、烘烤味及谷物味；速溶咖啡2与浓缩咖啡液2相比，其谷物味、坚果/可可味及花果香降低，而焦糖香增强。对比两个速溶咖啡样品，速溶咖啡2的各类型香气量均高于速溶咖啡1，其中咖啡的谷物味占比提高了52%，酸质/发酵风味占比降低了约9%。3速溶咖啡中挥发性成分的变化本文利用超快速气相电子鼻手段对速溶咖啡加工过程中浓缩至干燥过程中咖啡香气变化探究，并对比传统工艺与香气回填优化工艺制备的速溶咖啡挥发性成分组成及香气差异，结果表明：（1）干燥工艺对速溶咖啡影响相对较小，主要差异为前体浓缩咖啡液；（2）经优化工艺制备的速溶咖啡总